Conexiones neuronales – BrainFacts.org

Una vez que las neuronas llegan a su destino final, deben hacer las conexiones adecuadas para que una función particular, como la visión o la audición, pueda emerger.

Las neuronas son las células dentro del sistema nervioso que transmiten la información a otras células nerviosas, musculares o células de la glándula. La mayoría de las neuronas tienen un cuerpo celular, un axón, dendritas y. El cuerpo de la celda contiene el núcleo y el citoplasma. El axón se extiende desde el cuerpo celular y a menudo da lugar a muchas ramas más pequeñas antes de terminar en los terminales nerviosos. Las dendritas se extienden desde el cuerpo celular neuronal y recibir mensajes de otras neuronas. Las sinapsis son los puntos de contacto en los que una neurona se comunica con otra. Las dendritas se cubre con las sinapsis formadas por los extremos de los axones de otras neuronas. Ilustración de Lydia V. Kibiuk, Baltimore, MD; Stuart Devon, Harrisburg, PA

A diferencia de la inducción, proliferación y migración, que se producen internamente durante el desarrollo fetal, las siguientes fases del desarrollo del cerebro son cada vez más dependientes de las interacciones con el medio ambiente. Después del nacimiento y más allá, las actividades por las que se escucha una voz, respondiendo a un juguete, e incluso la reacción provocada por la temperatura en la sala principal dependen de más conexiones entre las neuronas.

Las neuronas se interconectan a través de (1) el crecimiento de dendritas-extensiones del cuerpo celular que reciben señales de otras neuronas y (2) el crecimiento de axones-extensiones de la neurona que puede transportar señales a otras neuronas. Los axones habilitan las conexiones entre las neuronas a distancias considerables, a veces en el lado opuesto del cerebro, en desarrollo. En el caso de las neuronas motoras, el axón puede viajar desde la médula espinal hasta el fondo de un músculo del pie.

Los conos de crecimiento, ampliaciones en la punta del axón, exploran activamente el medio ambiente, ya que buscan su destino exacto. Los investigadores han descubierto muchas moléculas especiales que ayudan a guiar el crecimiento de los conos. Algunas moléculas se encuentran en las células con las que los conos de crecimiento entran en contacto, mientras que otros son liberados a partir de fuentes encontradas cerca del cono de crecimiento. 

Los conos de crecimiento, a su vez, llevan moléculas que sirven como receptores para las señales ambientales. La unión de las señales particulares con los receptores le dice al cono de crecimiento si se debe seguir adelante, detenerse, retroceder o cambiar de dirección. Estas moléculas de señalización incluyen proteínas con nombres como netrina, semaforina y ephrina. En la mayoría de casos se trata de familias de moléculas relacionadas, por ejemplo, los investigadores han identificado por lo menos quince semaforinas y de efrinas al menos nueve.

Tal vez el hallazgo más notable es que la mayoría de estas proteínas son comunes a muchos organismos de gusanos, insectos y mamíferos, incluyendo seres humanos. Cada familia de proteínas es menor en las moscas o los gusanos que en los ratones o humanos, pero sus funciones son bastante similares. Como resultado de ello, ha sido posible utilizar los animales como modelos experimentales más simples para obtener el conocimiento que se puede aplicar directamente a los seres humanos. 

Por ejemplo, la netrina primero fue descubierta en un gusano y mostró guiar neuronas alrededor de los anillos nerviosos (ganglios en anillo). Más tarde se encontraron netrinas de vertebrados guiando los axones alrededor de la médula espinal de mamíferos. Los receptores para netrinas se encontraron entonces en los gusanos, un descubrimiento que resultó ser muy valioso en la búsqueda de los correspondientes, y afines, receptores humanos.

Una vez que los axones alcanzan sus objetivos, forman conexiones con otras células en las sinapsis. En la sinapsis, la señal eléctrica del axón enviar se transmite por neurotransmisores químicos a las dendritas que reciben de otra neurona, donde puede provocar o prevenir la generación de una nueva señal. La regulación de esta transmisión en las sinapsis y la integración de las aportaciones de los miles de sinapsis que cada neurona recibe son responsables de la asombrosa capacidad de procesamiento de información del cerebro.

Para que el procesamiento se produzca correctamente, las conexiones deben ser muy específicas. La especificidad surge de los mecanismos que guían cada axón a su área de destino apropiado. Moléculas adicionales median en el reconocimiento del objetivo cuando el axón de la neurona elige la diana adecuada. A menudo también median la parte apropiada de la diana una vez que el axón llega a su destino. Durante los últimos años, varias de estas moléculas de reconocimiento han sido identificadas. Las dendritas también participan activamente en el proceso de iniciar el contacto con los axones y las proteínas de reclutamiento para el lado “post-sináptico” de la sinapsis.

Los investigadores han logrado identificar formas en las que la sinapsis se distinguen una vez que se ha establecido contacto. La pequeña porción del axón que contacta con la dendrita se especializa para la liberación de neurotransmisores, y la pequeña porción de la dendrita que recibe el contacto esté especializada para recibir y responder a la señal. Moléculas especiales pasan entre el envío y recepción de estas células para asegurar que el contacto se forma correctamente y que las especializaciones de envío y recepción se corresponden con mucha precisión. 

Estos procesos garantizan que la sinapsis puede transmitir señales de forma rápida y eficaz. Finalmente, todavía otras moléculas coordinan la maduración de la sinapsis después de que se ha formado de modo que pueda adaptarse a los cambios que se producen cuando nuestros cuerpos maduran y cambian de comportamiento. Los defectos en algunas de estas moléculas se cree ahora que provocan en la gente susceptible desórdenes como el autismo. La pérdida de otras moléculas puede subyacer en la degradación de las sinapsis que se produce durante el envejecimiento.

Una combinación de señales también determina el tipo de neurotransmisores que una neurona utilizan para comunicarse con otras células.

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